[发明专利]一种沟槽IGBT器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沟槽IGBT器件的制造方法。

背景技术

    作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。目前，市场上的IGBT器件的耐压高达6500V,单管芯电流高达200A,频率达到300KHz。在高频大功率领域，目前还没有任何一个其它器件可以代替它。随着半导体材料和加工工艺的不断进步，采用沟槽技术的IGBT器件已成为主流产品。沟槽IGBT相比平面IGBT存在短路大的问题，为了克服沟槽技术高沟道密度带来的短路能力弱的问题，各个芯片厂家采用几种减少沟道密度的沟槽IGBT器件结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种制作工艺简单，方法可靠，采用减少单位面积的有效元胞数量，比如选择性的接触顶层MOS结构的源极或者栅极多晶硅横跨两个元胞结构，来降低沟道密度的沟槽IGBT器件的制造方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种沟槽IGBT器件的制作方法，该制作方法包括如下步骤：

a）首先在N型外延硅衬底或者区熔片上进行P阱光刻，形成所需的P阱；然后通过局部氧化方法或者场氧化层刻蚀方法形成有源区；

b）光刻刻蚀沟槽，生长栅极氧化层，淀积多晶硅材料填充沟槽；然后光刻刻蚀多晶硅形成顶层MOS结构的栅极；

c）光刻N型源区注入N型杂质，然后淀积氧化层或者氮化硅等绝缘材料并退火致密，光刻接触孔，刻蚀绝缘层裸露出之前形成的所有元胞的P阱区和N型源区硅表面；注入P型杂质并激活，确保P阱区与顶层金属的欧姆接触；

d）溅射顶层金属，光刻刻蚀顶层金属，淀积钝化层，光刻刻蚀钝化层，完成顶层MOS结构的制作。

e）硅片背面减薄到特定的厚度，背面注入P型杂质通过低温退火或者激光退火形成IGBT集电区，最后通过溅射或者蒸发的方法淀积背面金属完成整个IGBT器件的制作过程。

所述的步骤b）中，选择性注入顶层MOS结构的N型源区来控制沟道密度。

所述的步骤c）中，通过接触孔接触顶层MOS结构所有元胞的P型阱区和N型源区，避免出现空穴电流集中现象。

所述的步骤e）中，IGBT器件背面金属是通过溅射或者蒸发的方式淀积的。

本发明针对沟槽结构的IGBT，采用在发射区选择性的注入N型杂质来降低顶层MOS器件沟道密度，通过接触每个元胞的P型阱区，使得空穴电流均匀分布在每个元胞的P阱上，提高器件抗闩锁能力；它具有制作工艺简单，方法可靠，采用减少单位面积的有效元胞数量，比如选择性的接触顶层MOS结构的源极或者栅极多晶硅横跨两个元胞结构，来降低沟道密度等特点。

附图说明

图1是现有技术中栅极多晶硅横跨两个元胞的沟槽IGBT结构图。

图2是现有技术中选择性接触顶层MOS结构的源极的沟槽IGBT结构图。

图3是本发明所述的选择性注入N型源区并接触所有元胞的沟槽IGBT结构图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作详细的介绍：一种沟槽IGBT器件的制作方法，该制作方法包括如下步骤：

a）首先在N型外延硅衬底或者区熔片上进行P阱光刻，形成所需的P阱；然后通过局部氧化方法或者场氧化层刻蚀方法形成有源区；

b）光刻刻蚀沟槽，生长栅极氧化层，淀积多晶硅材料填充沟槽；然后光刻刻蚀多晶硅形成顶层MOS结构的栅极；

c）光刻N型源区注入N型杂质，然后淀积氧化层或者氮化硅等绝缘材料并退火致密，光刻接触孔，刻蚀绝缘层裸露出之前形成的所有元胞的P阱区和N型源区硅表面；注入P型杂质并激活，确保P阱区与顶层金属的欧姆接触；

d）溅射顶层金属，光刻刻蚀顶层金属，淀积钝化层，光刻刻蚀钝化层，完成顶层MOS结构的制作。

e）硅片背面减薄到特定的厚度，背面注入P型杂质通过低温退火或者激光退火形成IGBT集电区，最后通过溅射或者蒸发的方法淀积背面金属完成整个IGBT器件的制作过程。

本发明优选的实施例是：所述的步骤b）中，选择性注入顶层MOS结构的N型源区来控制沟道密度。

本发明优选的实施例是：所述的步骤c）中，通过接触孔接触顶层MOS结构所有元胞的P型阱区和N型源区，避免出现空穴电流集中现象。

本发明优选的实施例是：所述的步骤e）中，IGBT器件背面金属是通过溅射或者蒸发的方式淀积的。